不同辣椒品種萌發(fā)期耐鹽耐旱性評價和閾值研究

吳凌波　邱鵬程　趙燕　王樂　劉景雷

摘要：以辣椒10個品種作為實驗材料，分析種子萌發(fā)期的耐鹽耐旱性及其生長閾值，結果表明：辣椒品種耐鹽性強于耐旱性。濃度為15%的PEG6000已經(jīng)是大多數(shù)植物的耐旱臨界閾值濃度。辣椒生長臨界閾值NaCl濃度為1%（耐鹽性品種在這一濃度下表現(xiàn)突出），0.5%的NaCl濃度以下辣椒品種的耐鹽性都能表現(xiàn)出來，1%以上的NaCl濃度限制了種子的萌發(fā)，生長受阻。PEG的濃度越高，胚根長度越小，在PEG10%和NaCl0.5%的低濃度處理水平下辣椒生長胚根與胚軸生長比例均保持在2：1的區(qū)間范圍內。耐旱性前三名朝研一號、綠龍?zhí)鸾?、航椒S605，耐旱性最弱津福85-15、椒圣、津福180。耐鹽性前三名綠龍?zhí)鸾?、航椒S605、朝研一號，耐鹽性最弱椒圣、津福14、津福85-15。

關鍵詞：辣椒；萌發(fā)期；耐旱性；耐鹽性；閾值

1 前言

近年來，人們一直在努力尋找比較簡便易行的方法來鑒定植物的耐鹽性，尤其是早期能進行作物耐鹽性篩選的生理生化等參數(shù)，以期加速作物耐鹽育種進程。目前耐鹽指標的篩選有直接鑒定法、間接鑒定法。直接鑒定法就是通過評定鹽處理后的發(fā)芽情況、形態(tài)和產(chǎn)量等表現(xiàn)性狀來評價作物的耐鹽性。種子萌發(fā)期和幼苗期是大多數(shù)作物全生育期對鹽脅迫最為敏感的時期，因此，目前在蔬菜耐鹽性直接鑒定方法中主要采用在種子萌發(fā)期和幼苗期進行鹽分脅迫，篩選出耐鹽性鑒定指標，建立耐鹽性篩選技術體系。

許多研究都表明，種子萌發(fā)期耐鹽耐旱性可以反映出該品種其他時期的耐鹽耐旱性[1-2]，萌發(fā)期鑒定具有簡單易行、周期短的優(yōu)點，成為當前作物耐鹽耐旱性鑒定的主要時期。目前蔬菜芽期的鑒定指標主要有發(fā)芽勢、發(fā)芽率、相對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)，也有芽長、根長、平均測根數(shù)發(fā)芽鹽害指數(shù)、胚根胚軸比等[3-4]。NaCl是鹽堿土壤的主要鹽分形式，NaCl濃度就成為構建玉米耐鹽鑒定技術體系時的關鍵因素。NaCl 溶液模擬鹽脅迫來評價玉米萌發(fā)期耐鹽性具有現(xiàn)實意義，篩選出的耐鹽玉米品種能更直接地在鹽堿地區(qū)利用。

利用PEG來模擬干旱脅迫鑒定種子抗旱性的方法在樹木、玉米、大豆等經(jīng)濟作物中廣泛使用[5-8]。其優(yōu)點是方法簡單、實驗周期短。萌發(fā)期耐旱鑒定是在實驗室環(huán)境下，用高滲溶液模擬干旱脅迫，對種子萌發(fā)進行脫水處理，觀察種子的發(fā)芽率并結合種子形態(tài)特征變化，評價品種萌發(fā)期耐旱性。該方法簡單易行，可進行大批量材料的耐旱鑒定，適合耐旱鑒定的初步篩選。

從查閱資料顯示，涉及實驗的NACL濃度從20～420mmol/l，涉及實驗的PEG濃度從0%～30%，濃度范圍跨度大，重復性實驗多，造成一定程度的人為困難。

干旱對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的威脅是一個世界性問題。目前，世界上干旱、半干旱地區(qū)約占土地面積的36%，占總耕地面積的42.9%[9]。隨著全球淡水資源日趨減少和土壤鹽漬化程度的不斷加劇，干旱和鹽害已成為影響作物可持續(xù)生產(chǎn)的主要非生物脅迫因子。辣椒、番茄是我國的主要蔬菜作物之一[10-12]，由于根系分布較淺，吸收能力差[13]，更易受干旱脅迫，這已經(jīng)成為許多地區(qū)發(fā)展辣椒產(chǎn)業(yè)的重要限制因子。種子萌發(fā)期作為植物生命周期中對逆境最敏感的時期[14-15]，本試驗通過在這一關鍵期篩選出抗逆性強的品種，整理出萌發(fā)期對鹽分和水分的耐受范圍，更好的指導實際生產(chǎn)需要。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

共選用市場上銷售10種辣椒品種為實驗材料。供試的NaCl為分析純。

2.2 試驗方法

采用PEG-6000模擬水分脅迫和單鹽NaCl脅迫對種子進行實驗。PEG處理模擬水分脅迫下的種子萌發(fā)特征已經(jīng)廣泛運用于各類實驗。本實驗中將直徑10cm培養(yǎng)皿內放置4張定性濾紙，加入濃度梯度為10%、15%、20%、25%、30%PEG溶液6ml，單鹽NaCl濃度0.5%、1%、2%。每皿1個品種，均勻擺放25粒健康種子，重復3次。溫度25℃發(fā)芽7d。第3d和第7d測定種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率，評定品種抗性。每天觀察、記錄發(fā)芽種子數(shù)，補充溶液，以胚根突破種皮，長度達到種子一半時記為種子發(fā)芽。根據(jù)調查數(shù)據(jù)統(tǒng)計并計算發(fā)芽率及相關指標。

2.3 相關指標的計算

發(fā)芽率= 發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

發(fā)芽勢= 規(guī)定天數(shù)內發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

活力指數(shù)Lv=LG×LR，其中LG=Σ（GT/DT），GT為時間T日的發(fā)芽數(shù)，DT為相應發(fā)芽日數(shù)，LR為平均根長[16，17]。

采用Microsoft Office Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進行分析。采用模糊數(shù)學中求隸屬函數(shù)的方法進行綜合評價。

隸屬函數(shù)計算方法：首先分別求出各公式材料的各測定指標在不同PEG濃度下的隸屬值，隸屬值=（測定值-最小值）×（最大值-最小值），測定值為材料某指標在該PEG濃度下的值，最大值為該PEG濃度下某指標測定的值，最小值為該PEG濃度下某指標測定的值。

3 結果與分析

3.1 PEG模擬水分脅迫、NaCl單鹽處理對辣椒品種發(fā)芽率的影響

辣椒在PEG10%～25%的濃度中都有發(fā)芽，PEG15%以下濃度的辣椒的發(fā)芽率明顯高于PEG20%以上濃度的發(fā)芽率。PEG25%只有綠龍?zhí)鸾芬粋€品種發(fā)芽。PEG30%辣椒全部不發(fā)芽。

0.5%NaCl單鹽脅迫下辣椒品種發(fā)芽率之間差異較大，生長臨界濃度1%NaCl單鹽脅迫下辣椒品種發(fā)芽率差異較小，基本處于待萌發(fā)狀態(tài)。

3.2 PEG模擬水分脅迫和NaCl單鹽脅迫對辣椒胚根、胚軸長度比值的影響

根系是植物最早感受干旱的器官，植物受到干旱脅迫時，根系首先做出響應。發(fā)達的根系對蔬菜吸水十分有利。根冠比、根長都與抗旱性有關，但目前根冠比的研究沒有形成定論。有研究表明，輕度水分脅迫下，番茄的根冠比顯著上升。也有研究表明種子從萌發(fā)到形成幼苗的過程中，胚根/胚軸的比值隨著水分脅迫程度的增加而增加，比值越大，抗旱能力越好。

在水分脅迫相對弱，濃度為10%的PEG處理中，綠龍?zhí)鸾贰⒔蚋?43、朝研一號的胚根/胚軸值較其他品種胚根/胚軸值大，保持在2：1的比值范圍內，根長優(yōu)勢較為明顯，抗性表現(xiàn)較好。PEG20%以上的濃度嚴重抑制發(fā)芽，只有部分露出胚根。

不同NaCl處理水平對辣椒的生長影響臨界值為1%，超過該濃度，辣椒生長將會嚴重受到抑制。0.5%NaCl單鹽脅迫情況下，胚根/胚芽長度比值排列2：1（胚根：胚芽）航椒S605、綠龍?zhí)鸾贰⒔蚋?/p>

85-12；1.5：0.5（胚根：胚芽）的有 椒圣、津福143、朝研一號；1：0.5（胚根：胚芽）的有津福180、旺椒一號；0.5：0（胚根：胚芽）的有津福14，津福85-15。在相同的生長條件下，航椒S605、綠龍?zhí)鸾?、津?5-12胚根/胚軸比值優(yōu)勢較為明顯，保持在2：1的比值范圍內，抗性表現(xiàn)較好。PEG和NaCl的脅迫處理下辣椒生長胚根與胚軸生長比例均保持在2：1的區(qū)間范圍內。

3.3 PEG模擬水分脅迫和NaCl單鹽脅迫對辣椒種子活力指數(shù)的影響

PEG10%的處理種子活力均高于其他濃度處理。PEG15%以上干旱脅迫影響了種子發(fā)芽。活力最強綠龍?zhí)鸾?、津?43、朝研一號，其次是航椒S605、津福85-12、津福14，活力最差的是津福180、椒圣、津福85-15。

1%NaCl單鹽脅迫下辣椒的活力指數(shù)明顯降低，處于臨界生長邊緣。津福14、津福85-15的抗鹽能力較弱。NaCl0.5%的活力品種間差異較大，1%的品種間活力差異變小，臨界濃度下，活力差異變小。辣椒種子萌發(fā)臨界濃度范圍內NaCl單鹽脅迫處理下辣椒種子活力指數(shù)明顯高于PEG水分脅迫下辣椒種子活力指數(shù)。

3.4 PEG模擬水分脅迫和NaCl單鹽脅迫下辣椒萌發(fā)期耐鹽耐旱性綜合評價

種子發(fā)芽過程是一個極其復雜的生理生化過程，在PEG模擬水分脅迫下，影響辣椒種子萌發(fā)的因素很多。本研究采用模糊數(shù)學中隸屬函數(shù)法，對種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)進行隸屬函數(shù)值計算，得出辣椒品種抗旱隸屬函數(shù)總平均值范圍0.018～0.811。耐旱性前三名朝研一號、綠龍?zhí)鸾?、航椒S605，耐旱性最弱津福85-15、椒圣、津福180。

辣椒品種耐鹽隸屬函數(shù)總平均值范圍0.147～0.751。耐鹽性前三名綠龍?zhí)鸾?、航椒S605、朝研一號，耐鹽性最弱椒圣、津福14、津福85-15。辣椒品種表現(xiàn)出較強的耐鹽性。

4 結論

通過以上分析看出：耐旱性前三名朝研一號、綠龍?zhí)鸾?、航椒S605，耐旱性最弱津福85-15、椒圣、津福180。耐鹽性前三名綠龍?zhí)鸾?、航椒S605、朝研一號，耐鹽性最弱椒圣、津福14、津福85-15。

辣椒品種較耐鹽，不耐旱。濃度為1%的NaCl溶液濃度是辣椒品種萌發(fā)期生長耐受臨界濃度。

在栽培作物中，不同作物的耐鹽性存在明顯的品種間差異，研究辣椒鹽脅迫閾值，對進一步提高蔬菜的耐鹽能力，對鹽漬土壤栽培具有重要作用，同時對設施蔬菜的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。資料中用來做實驗的NaCl單鹽脅迫的濃度從20mmol/l（0.1%）～420 mmol/l（2.4%），范圍較大，沒有形成有效的、相對固定的閾值范圍。本實驗中辣椒生長臨界值濃度為1%的NaCl。

在濃度小于15%的PEG模擬水分脅迫處理中辣椒的發(fā)芽率平均在50%，濃度大于15%的PEG模擬水分脅迫處理中發(fā)芽率均較小。PEG的濃度越高，胚根長度越小，在10%PEG濃度處理水平下辣椒生長胚根與胚軸生長比例均保持在2：1的區(qū)間范圍內。本實驗中PEG6000的濃度基本和其他資料所查濃度基本一致，濃度為15%的PEG6000已經(jīng)是大多數(shù)植物的耐旱臨界濃度。但是與之匹配的溶液水勢計算仍然需要研究。資料顯示20% PEG與之相對應的溶液水勢約為-01.60 MPa，準確掌握溶液百分比濃度和溶液水勢的關系，有利于掌握土壤供水，指導農(nóng)業(yè)精準灌水，減少水資源浪費。

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